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滇西北地区湖泊枝角类群落对水文调控与气候环境波动的响应评价

滇西北地区湖泊枝角类群落对水文调控与气候环境波动的响应评价

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作者：王丹丹云南师范大学

学位级别：硕士

湖泊作为内陆水体的重要组成部分,其生态系统对于提供动植物栖息地、改善局地气候和维持生物多样性具有重要意义。随着气候变化和人类干扰的持续,湖泊生态系统健康受到环境胁迫的压力日益增强。近百年来,气候变暖和人类活动引起的外源... 详细信息

湖泊作为内陆水体的重要组成部分,其生态系统对于提供动植物栖息地、改善局地气候和维持生物多样性具有重要意义。随着气候变化和人类干扰的持续,湖泊生态系统健康受到环境胁迫的压力日益增强。近百年来,气候变暖和人类活动引起的外源物质输入也正改变着全球生态系统,即使是高海拔地区无人类活动直接影响的高山湖泊也经历着比以往更加强烈的环境压力。云南湖泊数量众多、类型多样,滇西北地区立体性的自然地理环境差异孕育了多样的典型湖泊。浮游甲壳动物由于处于湖泊生态系统中间营养级,在湖泊食物网的能量传递中起着中心作用。然而,关于人类水文调控和气候变化如何影响滇西北地区湖泊枝角类群落结构和演替的相关研究较少。为了探究枝角类在时空尺度上对人类水文调控和气候变化的生态响应模式,本研究选择了滇西北地区受人类水文调控作用明显的海西海和老君山高海拔地区无人类活动直接影响的太极湖和天才湖三个湖泊作为研究对象,结合湖泊现代调查、监测数据分析、文献记录分析以及表层和钻孔沉积物分析等研究方法,建立了三个湖泊环境和枝角类群落演替过程的时间序列,并构建了海西海环境变化和枝角类群落在水深梯度上的时空变化模式。进一步通过多种统计分析方法对比分析了不同湖泊之间的生态环境变化特征,并对影响枝角类群落结构的环境驱动因子进行了甄别,探讨了不同类型受人为干扰程度不同的滇西北湖泊生态演化过程和机制。本研究主要得到以下研究结论:(1)海西海表层沉积物空间调查显示,理化指标在水深梯度上呈现一定的环境差异性,水深大于8 m时表层沉积物粒度粒径较小,TOC和TN值较高,反之亦然。过去两个世纪,海西海湖泊环境特征在1957年和1990年左右出现明显变化,沉积速率、沉积物中值粒径、TOC、沉积物C/N与枝角类底栖比都在两次水文改造时期呈现峰值。(2)在时空尺度上,海西海均存在一个影响枝角类群落构建的阈值水深(约8m),可能与水体热力状况和底栖生境覆盖度有关。海西海枝角类群落在时空尺度上都以浮游种Bosmina占优,底栖种占比较少。在空间分布上,Bosmina的触角大小在水深梯度上没有明显变化;但在时间尺度上,Bosmina的触角大小随着水深的持续增加在逐渐减小。对于受人为水文调控影响明显的海西海,湖泊水位是影响浮游动物群落构建的一个重要因素,包括群落结构、多样性、个体大小等均与水深密切相关。(3)太极湖和天才湖作为浅水型高山湖泊,其沉积物枝角类群落主要以盘肠溞科(Alona和Chydorus)为主,底栖比丰度较高。太极湖和天才湖沉积物Chl-a、TC和TN在近几十年出现明显增加,C/N值在持续减小,指示了湖泊初级生产力的提高和内源有机质的增加。太极湖水体TOC和沉积物碳酸盐自1820年开始持续减小,表明大气氮沉降增加导致湖泊水体出现酸化。同一流域内的两个高山湖泊枝角类群落和环境驱动表现出差异,但营养盐(如Nr)的增加与区域气候变暖是显著的环境驱动因子。(4)三个湖泊的对比分析表明,受水文调控影响明显的海西海与处于自然状态下的高山湖泊呈现差异性的环境变化与生态响应模式。太极湖和天才湖中,沉积物总碳和总氮相较于海西海具有较高的背景值,但沉积物叶绿素a含量和枝角类沉积通量显著低于海西海。自960年以来,滇西北三个湖泊均出现了营养盐的增加与初级生产力的提高。综上所述,湖泊水文条件的改变、流域的气候变化与营养盐的增加及其相互作用显著改变了湖泊生物地球化学循环、生物群落结构与多样性以及湖泊生态系统功能健康。因此在湖泊水库开展水资源管理要在其生态阈值范围内进行。同时,自然状态下的高山湖泊目前总体处于贫营养水平,但区域气候变暖与大气沉降作用已经显著影响了水体环境特征与生物群落分布,需要积极采取应对措施以减缓水位下降、水体酸化等产生的长期生态效应。

关键词：枝角类群落结构滇西北湖泊水文调控时空模式气候变化大气沉降湖泊沉积

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